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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Lautsprechende Detektorempfänger. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Das Interesse der Funkamateure, die einfachsten Funkempfänger mit „freier Energie“, d. h. Energie, die die Empfangsantenne direkt aus der Luft bezieht. Der vom Autor entwickelte Detektorempfänger kann nicht nur Kopfhörer empfangen. Die Frage, welche Signalleistung aus einer Antenne gewonnen werden kann und wie man einen lautsprechenden Detektorempfänger baut, wurde bereits in den Artikeln des Autors [1,2] diskutiert. Es bleiben jedoch Fragen offen, wie viel Strom für den Lautsprecherempfang benötigt wird und wie die von der Antenne empfangene Funksignalleistung optimal genutzt werden kann. Nachdem wir in alten Nachschlagewerken und Zeitschriften gestöbert und systemfremde Einheiten in das SI-System umgewandelt haben, können wir feststellen, dass zum normalen Hören der Stimme eines Sprechers in 1 m Entfernung eine Schallsenderlautstärke von etwa 60 dB erforderlich ist. Die abgestrahlte Schallleistung beträgt in diesem Fall 12,6 μW. Die benötigte elektrische Leistung ermitteln wir, indem wir die akustische Leistung durch den Wirkungsgrad des Lautsprechers dividieren. Bei haushaltsüblichen Tonköpfen und Lautsprechern mit geringer Leistung beträgt er etwa 1 %. Dann erhalten wir eine elektrische Leistung in der Größenordnung von 1 mW. Möchten Sie wissen, wie viel elektrische Leistung bestimmte Köpfe benötigen, um eine Lautstärke von 60 dB zu erreichen? Die Berechnungsergebnisse für Tonköpfe mit unterschiedlicher Leistung sind: 0,025GD-2 – 3,6, 0,05GD-1 – 1,8, 1GD-5, 1GD-28, 2GD-7 – 1, 5GD-1, 6GD-1RRZ, 6GD-30 - 0,25 und 8GD-1RRZ - 0,2 mW. Schon bei dieser kleinen Auswahl erkennt man deutlich, dass Lautsprecher mit hoher Leistung benötigt werden und darauf sollte man sich konzentrieren. Auch das akustische Design der dynamischen Köpfe hat großen Einfluss auf die Leistung; insbesondere gilt: Je größer das Gehäuse, desto besser. In den Experimenten verwendete der Autor zwei 4GT-2-Köpfe in einer Holzkiste mit einem Volumen von etwa 50 Litern. Hornlautsprecher haben einen höheren Wirkungsgrad und dementsprechend eine dreimal höhere Leistung, erstens aufgrund einer besseren Anpassung des elektromechanischen Systems an die Umgebung und zweitens aufgrund einer gewissen Richtungsabhängigkeit der Strahlung. Dies wird durch Amateurfunkerfahrungen in Beschreibungen aller Arten von Hörnern aus Papier, Pappe und Sperrholz und sehr erfolgreichen Lautsprecherkonstruktionen mit hoher Leistung bestätigt [3]. Ein Hornlautsprecher mit zu einem „Hufeisen“ gefaltetem Phasenwender lieferte beim 6GD-1-Lautsprecher einen Wirkungsgrad von etwa 2,3 %, bei tiefen Frequenzen bis zu 3,4 %. Wir haben also festgestellt, dass uns bei einem hochempfindlichen Lautsprecher eine 3H-Signalleistung von etwa 0,2 mW ausreicht. Der zweite Teil unserer „Forschung“ wird sich mit den elektrischen Schaltkreisen eines Lautsprecher-Detektorempfängers befassen. Die Analyse des Detektorbetriebs führt zu dem Schluss, dass nicht die Spannung des detektierten 3H-Signals verstärkt werden muss, sondern vor allem der Strom, da eine Verstärkung der Spannung zwangsläufig zu einer Begrenzung der Signalspitzen führt. Dies legte die Zweckmäßigkeit nahe, einen Push-Pull-Emitterfolger auf einem komplementären Transistorpaar zu verwenden, der im Klasse-AB-Modus arbeitet und aus der Schaltung von Transistor-Ultraschallfrequenzen bekannt ist. Es hat eine höhere Effizienz und verbraucht bei leisen Geräuschen und Pausen weniger Strom, wodurch Sie die Energie des erkannten Trägers akkumulieren und sie dann bei den Spitzen des 3H-Signals verwenden können. Eine Empfängerschaltung mit einem solchen Verstärker ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Der Wechselanteil des erfassten Signals wird über die Trennkondensatoren C3, C4 den Basen der Verstärkertransistoren zugeführt, und der Konstantanteil wird über die Induktivität L2 dem Speicherkondensator C5 zugeführt. Ein direkter Anschluss an den Melderausgang ist nicht möglich, da in diesem Fall die Schallschwingungen geglättet und unterdrückt würden. Die Induktorparameter sind nicht kritisch; jeder Induktor oder Transformator mit einer Wicklung von mindestens 2000 Windungen und einem Magnetkernquerschnitt von mindestens 1 cm2 reicht aus. Das optimale Übersetzungsverhältnis T1 lag bei etwa 30 für eine Vier-Ohm-Last. Es ist praktisch, ein kleines „Kraftpaket“ zu verwenden - einen Leistungstransformator für Transistorempfänger mit einer Primärwicklung von 220 und einer Sekundärwicklung von 6,5...9 V. Sie können einen geeigneten Transformator aus den Serien TV3 und TVK auswählen (Ton und Rahmenausgangstransformatoren) von Röhrenfernsehern müssen Sie möglicherweise die Sekundärwicklung neu spulen. Die Abmessungen des Geräts mit zwei recht großen und schweren Magnetkernen des Transformators und der Induktivität sollten nicht verwirren, da die große Antenne und das Standlautsprechersystem bereits den Status des Aufbaus bestimmen – er ist offensichtlich stationär! Der Vollweg-Detektor-Gleichrichter mit Spannungsverdopplung ermöglicht eine Erhöhung der Versorgungsspannung. In diesem Fall sollten die Verzerrungen an den Spitzen reduziert werden. Um die Detektordioden vollständig symmetrisch zu belasten und die Verzerrungen weiter zu reduzieren, wurde beschlossen, einen Verstärker in Brückenschaltung aufzubauen. Diese Option ermöglichte es, auf den Entkopplungskondensator am Ausgang zu verzichten. Die Empfängerschaltung mit Vollwellendetektor, bipolarer Stromversorgung und Brückenverstärker ist in Abb. dargestellt. 2.
Positive Halbwellen des Hochfrequenzsignals werden von der Diode VD1 erfasst, vom Kondensator C2 geglättet und von der Niederfrequenzdrossel L2 mit Speicherkondensator C8 gefiltert, wodurch eine positive Versorgungsspannung entsteht. Auf ähnliche Weise erzeugen die Elemente VD2, L3, C3 und C9 eine negative Versorgungsspannung. Zusammengesetzte Emitterfolger an den Transistoren VT1, VT2 und VT3, VT4 werden von verschiedenen Detektoren gegenphasig erregt, wodurch an den Anschlüssen der Primärwicklung ein gegenphasiges 3H-Signal erzeugt wird Wicklung des Anpasstransformators T1. Sein optimales Übersetzungsverhältnis lag, wie auch bei der Vorgängerkonstruktion, bei etwa 30. Aufgrund der gegenphasigen Erregung der Primärwicklung durch einen Brückenverstärker ist die Ausgangsleistung jedoch größer. Der Zweck der übrigen Elemente der Schaltung in Abb. 2 ist das Gleiche. wie in Abb. 1. Empfehlungen zur Auswahl von Drosseln bleiben in Kraft. Die Einrichtung von Empfängern, die mit „kostenloser“ Energie betrieben werden, hat eine Reihe von Funktionen. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Receiver funktioniert dieser Receiver erst, wenn er auf einen leistungsstarken Radiosender eingestellt ist, da keine Versorgungsspannung vorhanden ist. Doch auch nach dem Aufbau muss noch einige Zeit vergehen, bis die Speicherkondensatoren geladen sind (C5 – in Abb. 1 und C8, C9 – in Abb. 2). Die Ladezeit ist direkt proportional zu ihrer Kapazität und sollte daher bei den ersten Experimenten nicht zu groß sein. Bei länger anhaltenden lauten Tönen (insbesondere bei Musikpassagen) sinkt jedoch die Versorgungsspannung und die erfasste 3H-Spannung aufgrund des steigenden Verstärkerstroms merklich, was zu einer Einschränkung des Dynamikbereichs führt. Dies führt zu keinen besonderen unerwünschten Folgen und verbessert sogar die Lesbarkeit. Wenn der Empfänger „in den Dauerbetrieb genommen“ wird, kann die Kapazität der Speicherkondensatoren sogar auf mehrere tausend Mikrofarad erhöht werden. Dies verbessert die Dynamik des Empfängers und ermöglicht es ihm, die Spitzen des 3H-Signals zu „bearbeiten“. In jedem Fall müssen alle Empfängerkondensatoren einen geringen Leckstrom aufweisen (überprüft mit einem Ohmmeter), um unsere schwache ätherische „Stromquelle“ nicht mit Überstrom zu belasten. Bei der Auswahl der Vorspannungswiderstände in Empfängern werden folgende Überlegungen berücksichtigt: Je höher der Widerstand, desto geringer der verbrauchte Strom (Ruhestrom in Empfängern – Abb. 1 und 2), desto schlechter sind die Verstärkungseigenschaften des Transistors, aber die höher die Versorgungsspannung! Ein Kompromiss hinsichtlich maximaler Lautstärke und Klangqualität lässt sich für diese spezielle Antenne nur experimentell finden. Bei Empfängern gemäß den Diagrammen in Abb. Die Vorspannungswiderstände 1 und 2 müssen nicht unbedingt gleich sein, insbesondere wenn die Transistoren nicht paarweise mit derselben Stromverstärkung und demselben anfänglichen Kollektorstrom ausgewählt wurden. Man muss davon ausgehen, dass die konstante Spannung an den Emittern (gemessen mit einem hochohmigen Voltmeter relativ zum gemeinsamen Draht – „Masse“) gleich der Hälfte der Versorgungsspannung (Abb. 1) oder Null (Abb. 2). Es ist besser, das Experiment zu starten, ohne überhaupt Widerstände zu installieren, dann zu versuchen, die Werte von 2,7 auf 1 MOhm einzustellen und, nur wenn Sie eine „leistungsstarke“ Antenne haben, zu Hunderten von kOhm überzugehen, da die Versorgungsspannung merklich sinkt fällt in diesem Fall ab. Wenn die Transistoren des komplementären Paares einen großen Anfangsstrom haben. Sie können es reduzieren, indem Sie einen Widerstand zwischen die Basen schalten oder sogar die Basen miteinander verbinden und so einen der Entkopplungskondensatoren freigeben. Angesichts unserer Leistung von wenigen Milliwatt macht es wenig Sinn, thermische Stabilisierungswiderstände und Dioden einzubauen, wie dies bei ähnlichen Ultraschallgeräten üblich ist. Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Receiver beim Test in einem Landhaus (33 km südöstlich von Moskau) eine Lautstärke lieferten, die völlig ausreichte, um einen kleinen ruhigen Raum zu beschallen. Besonders gute Ergebnisse zeigte der Empfänger nach der in Abb. 2 dargestellten Schaltung. 12. Die Antenne war ein nur etwa 873 m langer „Schrägstrahl“, der vom Fenster des Hauses bis zu einem nahegelegenen Baum reichte. Als Erdung dienten die Brunnenrohre. Der Empfänger war auf „Radio Russia“ 1 kHz eingestellt, auch die Radiosender „Radio-XNUMX“ und „Mayak“ wurden lautstark empfangen. Der Klang ist nicht einmal mit dem Klang gewöhnlicher tragbarer und Taschenrassler zu vergleichen – letztere werden Sie nicht mehr hören wollen. Literatur
Autor: V.Polyakov, Moskau
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Kommentare zum Artikel: Leo Thin Und welche Leistung haben die Sender, wenn der Empfänger 1 mW elektrische Leistung liefern muss? Sanya 2 Leo Thin Abhängig von der Entfernung sowie der Höhe der Sende- und Empfangsantenne.
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